漫谈离心泵叶轮的切割

“能源效率”已成为消费者友好型环保努力的代名词。芝加哥大学能源政策研究所的Fiona Burlig和Erica Myers向《福布斯》解释道：“能源效率项目有望实现‘双赢’：通过减少能源消耗，它们同时降低了家庭的电费和温室气体排放。这就是为什么当立法者在分配开支时既考虑到收支情况，又考虑到气候变化时，能源效率总是一个目标 – 充满了看似唾手可得的果实。”但对于企业来说是否也是如此呢？

我们会说是的 - 在以泵为中心的行业中，最好的方法之一就是调整泵的叶轮。在这篇文章中，我们将讨论叶轮切割，它是如何操作的，以及它对泵性能的影响。

在开始讨论叶轮切割和叶轮切割在泵中的重要性之前，我们需要先讨论一下离心泵的基本原理。最基本的原理是，离心泵利用旋转使液体流过泵壳体并排出。这种旋转元件是使泵成为离心泵的关键，而产生旋转的零件称为叶轮。

叶轮通过轴或（在我们的例子中）磁铁连接到泵的驱动机（通常为电机），在泵壳体内旋转（最常见的设计称为蜗壳），在液体进入壳体时移动液体，并迫使其进入连接的管道系统。叶轮的形状多种多样，我们将在下面讨论它们的一些不同的配置，但最好的概念化方法是想象一个螺旋桨。同样，当你想到蜗壳时，会想起鹦鹉螺贝壳的粗糙形状。

圆形叶轮位于蜗壳内，并根据对叶轮直径的调整来确定泵最终的性能。这个直径调整被称为叶轮的切割。虽然它最终受到蜗壳尺寸的限制，但通过切割来改变叶轮的直径会对泵的性能产生重大影响。

切割叶轮只是意味着减小叶轮的直径，你使用的叶轮切割方法可能取决于几个因素。一台泵有无数种不同的叶轮切割尺寸，但标准的做法是将最大尺寸的叶轮作为“无效”叶轮（API 610标准不允许使用最大直径叶轮 – 泵沙龙注）。

当需要的切割量较少时，叶轮切割方法会变得稍微复杂一些。使用车床或类似设备，你将测量所需的减小量。一种常见的方法是在车床旋转时对叶轮进行倒角，使用45度角的工具剃掉部分材料。由于工具在转向过程中的定位方式，叶轮上的最终角度将为90度。不过，要知道还有其它方法可以切割叶轮。这些方法包括：

1）斜切：以一定角度去除材料，使叶轮边缘的角度小于90度。

2）三角形切割：从叶轮最内侧边缘去除三角形部分。

3）半圆形切割：从叶轮最内侧边缘去除半圆形部分

泵叶轮可以有多种不同的尺寸和设计。然而，叶轮有一些标准原型，几乎可以为每个最终产品提供信息。非营利网站Nuclear-Power.net将其按构成部分进行了很好的分解。

叶轮的结构涉及叶片及其周围的材料。所有叶轮都包含叶片，但具体结构取决于最终使用场景和所需的效率。叶轮类型包括：

1）开式叶轮：最简单、最具成本效益的设计，仅具有叶轮轮毂和叶片。通常仅用于小型泵和泵送渣浆时，因为它能让固体更容易通过泵。

2）半开式叶轮：单个盖板覆盖叶轮叶片的一侧，可提高效率。常见于中小型泵。

3）闭式叶轮：一对盖板将叶片包裹起来，形成高效且昂贵的叶轮，适用于大型泵。

叶轮切割对流量和性能的影响取决于许多因素，在采取任何行动之前，你应该考虑所有这些因素。简单地说，叶轮直径越小，叶轮产生的流量和压头就越小。由于大多数泵制造商所设计的泵壳体可容纳多个叶轮，因此在切割之前，你应该做的第一件事是参考随附的叶轮尺寸表。这些图表包括显示最终效率的性能曲线。切割叶轮通常会提高效率，但并非总是如此。

例如，切割时要注意去除多少材料。根据美国能源部的说法，“切割应限制在泵最大叶轮直径的75%左右，因为过度切割会导致叶轮和泵壳体不匹配。随着叶轮直径的减小，叶轮和静止泵壳体之间增加的间隙会增加内部流动再循环（即内部回流），导致压头损失，降低泵送效率。”

自己进行叶轮切割计算也是有意义的，这样可以确定切割对流量、压力和功率的影响。美国能源部提供了叶轮切割相似定律的公式。简而言之，相似定律规定：

1）流量与轴转速或叶轮直径成正例

2）压力与轴转速或叶轮直径的平方成正比

3）功率与轴转速或叶轮直径的立方成正比

1）将直径减小10%以上的叶轮切割会降低泵的吸入性能（相同流量下NPSHr值会增加）

2）从叶轮上切割掉过多的材料会导致湍流

3）在无法从蜗壳中去除材料的情况下从叶轮上切割材料，可能会导致振动增加，从而影响泵的效率